(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210929596.8 (22)申请日 2022.08.04 (71)申请人 北京建工集团有限责任公司 地址 100055 北京市西城区广莲路1号建工 大厦 申请人 中冶检测认证有限公司 　 北京市建筑设计研究院有限公司 　 中国农业大 学 (72)发明人 王益民　傅彦青　江洋　耿海霞　 剧锦三　吴良良　吴昊　桑秀兴　 杨硕　商凯光　杨信强　周昊　 (74)专利代理 机构 北京谱帆知识产权代理有限 公司 11944 专利代理师 邢旭乔(51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于结构性能的大跨度钢结构施工方案的 迭代计算方法 (57)摘要 本申请提供了一种基于结构性能的大跨度 钢结构施工方案的迭代计算方法， 包括： 根据设 计要求建立大跨度钢结构的有限元模 型； 根据某 一施工方案中临时支撑的截面信息、 位置信息以 及边界信息， 在有限元分析软件中建立临时支撑 的有限元模型， 同时根据施工流程定义结构组、 边界组以及荷载组， 并进行模拟施工以得到大跨 度钢结构的模拟模型； 利用有限元分析软件对大 跨度钢结构的模拟模型的位移进行迭代计算， 以 输出最终的零态模型和最终的施工方案。 该方法 可以解决现有技术没有考虑施工过程产生的变 形和内力对最终建造完成的大跨度钢结构承载 力性能的影响的问题。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115357976 A 2022.11.18 CN 115357976 A 1.一种基于结构性能的大跨度钢结构施工方案的迭代计算方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1： 根据设计要求建立大跨度钢结构的有限元模型； 步骤S2： 根据某一施工方案 中临时支撑的截面信息、 位置信 息以及边界信息， 在有限元 分析软件中建立临时支撑的有限元模型， 同时根据施工流程定义结构组、 边界组以及荷载 组， 并进行施工模拟计算； 步骤S3： 利用有限元分析软件对大跨度钢结构的位移进行迭代计算， 以输出最终的零 态模型和最终的施工方案； 所述 步骤S3包括： 步骤31： 在有限元分析软件后处理界面以表格形式输出大跨度钢结构的位移U0(i)， 同 时令大跨度钢结构的有限元模型坐标调整值S(i)=U0(i)； 步骤32： 将坐标调整值S(i)反向施加于大跨度钢结构的有限元模型的初始节点坐标X0 (i)， 并计算得到此时的大跨度钢结构的有限元模型的节点坐标X1(i)再次进行施工模拟分 析， 以表格形式输出 大跨度钢结构的位移U1(i)； 步骤33： 计算大跨度钢结构的位移差， 将大跨度钢结构的位移差ΔU1(i)与事先给定的 精度m进行比较， 如果 ， 则满足精度要求， 修改大跨度钢结构的有限元模型 的节点坐标得到 大跨度钢结构的最终设计构型X(i)=X0(i)‑S(i)； 如果 ， 则 不满足精度要求， 令坐标调整值S(i)=U1(i)返回所述步骤S32， 之后重复运行所述步骤S32 和所述步骤S33直至满足精度要求为止， 然后修改大跨度钢 结构的有限元模型的节点坐标 得到大跨度钢结构的最终设计构型X(i)， 其中， 为大跨度钢结构的模拟模型上 的所有节点的位移差的平方之和； 步骤S34： 对大跨度钢结构的最终设计构型按设计标准进行荷载组合承载力验算， 如果 满足设计要求， 则输出最 终的零态模型和最 终的施工方案， 如果不满足设计要求， 则修改施 工方案后返回所述 步骤S2并重复步骤S2至所述 步骤S3。 2.根据权利要求1所述的基于结构性能的大跨度钢结构施工方案的迭代计算方法， 其 特征在于， 在所述步骤S1中， 所述根据设计要求建立大跨度钢结构的有限元模型之后还包 括： 建立直角坐标系， 并以该大跨度钢结构的有限元模型的初始节点坐标设置为X0(i)， i为 节点编号， 其中， 节点编号连续分布， 最小值 为1， 最大值 为n。 3.根据权利要求2所述的基于结构性能的大跨度钢结构施工方案的迭代计算方法， 其 特征在于， 所述直角坐标系的X轴沿大跨度钢结构的宽度方向， Y轴沿大跨度钢结构的长度 方向， Z轴沿大跨度钢结构的高度方向。 4.根据权利要求1所述的基于结构性能的大跨度钢结构施工方案的迭代计算方法， 其 特征在于， 在所述 步骤S2中： 所述结构组为每一个施工流 程新安装的杆件或新拆除的杆件； 所述边界组为每一个施工流 程新安装的杆件或新拆除的杆件所包 含的边界信息； 所述荷载组为每一个施工流 程新增加的荷载或新消失的荷载。 5.根据权利要求1所述基于结构性能的大跨度钢结构施工方案的迭代计算方法， 其特 征在于， 在所述步骤S2中， 根据所述施工流程定义结构组、 边界组以及荷载组之后还包括： 定义施工阶段， 激活每一个施工流程新增加的所述结构组、 所述边界组和所述荷载 组， 钝化 每一个施工流 程新消失的所述结构组、 所述 边界组和所述荷载组。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115357976 A 26.根据权利要求6所述的基于结构性能的大跨度钢结构施工方案的迭代计算方法， 其 特征在于， 在所述 步骤S32中， 大跨度钢结构的有限元模型的节点 坐标X1(i)=X0(i)‑S(i)。 7.根据权利要求6所述的基于结构性能的大跨度钢结构施工方案的迭代计算方法， 其 特征在于， 在所述 步骤S33中， 大跨度钢结构的位移差 ΔU1(i) =U1(i)‑U0(i)。 8.根据权利要求6所述的基于结构性能的大跨度钢结构施工方案的迭代计算方法， 其 特征在于， 在所述 步骤S34中， 大跨度钢结构的最终设计构型 X(i)=X0(i)‑S(i)。 9.根据权利要求6至9中任一项所述的基于结构性能的大跨度钢结构施工方案的迭代 计算方法， 其特 征在于， 所述 步骤S34中， 修改施工方案的方式包括： 当大跨度钢结构的屋盖结构杆件不满足设计要求 时， 如果杆件下部具备搭设临时支撑 的条件， 则增设临时支撑； 否则考虑预起拱； 当临时支撑不满足设计要求时， 则增大截面。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115357976 A 3